Лекция 11 Выделительная функция почек Гомеостатическая функция почек

Лекция 11. Выделительная функция почек. Гомеостатическая функция почек 1

Функции почек • ВЫДЕЛИТЕЛЬНАЯ – выведение продуктов распада, рекретов • МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ – в почках протекает глюконеогенез и другие необходимые для организма в целом обменные процессы • ЭНДОКРИННАЯ – почки выделяют стимулятор эритропоэза эритропоэтин, • активную форму витамина D кальцитриол, • ренин и некоторые простагландины 2

Выделительная функция: - очищающая – удаление из крови метаболитов и ксенобиотиков - гомеостатическая – поддержание равновесия: - водно-осмотического, - кислотно-щелочного, - электролитного, - косвенно, путем регуляции водноосмотического баланса, АД. 3

ВЕЩЕСТВА, подлежащие выведению почками • ПОЛЕЗНЫЕ организму вещества: • органические субстраты: • глюкоза, • аминокислоты • белки 4

ВЕЩЕСТВА, подлежащие выведению почками • ВРЕДНЫЕ или БЕСПОЛЕЗНЫЕ: • ЭНДОГЕННЫЕ - продукты распада: мочевина, мочевая кислота, креатинин, сульфаты, фосфаты, метаболиты гормонов и пр. • ЭКЗОГЕННЫЕ : • лекарственные средства, пищевые добавки и др. чужеродные соединения (ксенобиотики). 5

ВЕЩЕСТВА, подлежащие выведению почками • ВЕЩЕСТВА, КОНЦЕНТРАЦИЯ КОТОРЫХ В КРОВИ ДОЛЖНА ПОДДЕРЖИВАТЬСЯ НА СТРОГО ОПРЕДЕЛЕННОМ УРОВНЕ: • вода, ионы натрия и хлора (от их соотношения зависит водно-осмотическое равновесие) • Н+ и щелочные ионы, главный из которых - НСО 3 (от соотношения этих веществ зависит КЩР) • прочие электролиты (ионы калия, кальция, магния, фосфат-ионы) 6

Требования к выведению веществ • ОРГАНИЧЕСКИЕ СУБСТРАТЫ (полезные для организма вещества) не выводить • МЕТАБОЛИТЫ и КСЕНОБИОТИКИ (вредные или бесполезные для организма вещества) выводить максимально • ВОДУ и ЭЛЕКТРОЛИТЫ (постоянные компоненты внутренней среды) выводить в таком количестве, чтобы их содержание поддерживалось на постоянном уровне 7

Образование мочи • клубочковая фильтрация • канальцевый транспорт: • в основном реабсорбция (обратное всасывание отфильтрованных веществ в кровь) • в небольшом объеме – секреция (необходима для более полного выведения ненужных веществ и для тонкой регуляции содержания в крови электролитов) 8

Функциональные отделы нефрона отвечают: • КЛУБОЧЕК – за фильтрацию • ПРОКСИМАЛЬНЫЙ КАНАЛЕЦ – за обязательные реабсорбцию и секрецию • ДИСТАЛЬНЫЙ ОТДЕЛ (дистальный каналец + собирательная трубочка) – за факультативные реабсорбцию и секрецию) • в ПЕТЛЯ ГЕНЛЕ – продолжается обязательная реабсорбция; регулирует водно-осмотический баланс, от ее функции зависит способность почек концентрировать мочу. 9

• За сутки фильтруется около 180 л жидкости • Из них 2/3 (около 120 л) реабсорбируется в проксимальных канальцах • 40 л реабсорбируется в петле Генле • ЭТО ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ КАНАЛЬЦЕВЫЙ ТРАНСПОРТ 10

• К дистальному канальцу поступает 20 л мочи – • в этих пределах идет • факультативный канальцевый транспорт: • реабсорбция и секреция в соответствии с потребностями организма. 11

Диурез (medlecture. ru) • Диурез в среднем ≈1, 5 л мочи; • ↑ после обильного питья, потребления белка (продукты распада Б стимулируют мочеобразование); • ↓ при потреблении небольшого количества воды, при усиленном потоотделении. 12

Диурез (medlecture. ru) • Днем мочи образуется > чем ночью, так как во время сна ↓ деятельность организма, с некоторым ↓ величины АД. Ночная моча темнее и более концентрированная. • При длительной физической нагрузке диурез ↓, так кровь в большом количестве притекает к работающим мышцам, кровоснабжение почек и фильтрация мочи ↓. Усиленное потоотделение способствует уменьшению диуреза. 13

КОЛИЧЕСТВО, СОСТАВ И СВОЙСТВА МОЧИ (medlecture. ru) • Цвет – светло-желтый, прозрачная; при отстаивании выпадает осадок (из солей и слизи). • Реакция - у здорового человека в основном слабокислая, р. Н колеблется от 5, 0 до 7, 0. • При смешанном питании реакция слабокислая; • белковая пища - реакция кислая; • растительная - нейтральная и даже щелочная. • Относительная плотность ~ 1, 015 -1, 020 г/л, зависит от питьевого режима. • Состав - азотистые продукты распада Б: мочевины, мочевой кислоты, аммиака, пуриновых оснований, креатинина. 14

КОЛИЧЕСТВО, СОСТАВ И СВОЙСТВА МОЧИ • соли щавелевой кислоты (из пищи, особенно растительной); молочная кислота, кетоновые тела • глюкоза (при гипергликемии) (глюкозурия) • пигменты (уробилин, урохром), определяют желтый цвет (из билирубина желчи в кишечнике и почках). • Неорганические соли ~ 15 -25 г в сутки (хлорид натрия, хлорид калия, сульфаты и фосфаты. • Производные продуктов гниения белков в кишечнике - индола, скатола, фенола (мало). • Органические кислоты, витамины (кроме жирорастворимых) (мало), биогенные амины и их метаболиты, стероидные гормоны и их метаболиты, ферменты. • Источник: http: //meduniver. com/Medical/Physiology/226. html Med. Univer 15

Анатомия нефрона d выносящей А < d приносящей А, для поддержания высокого давления в капиллярах клубочков. Выносящая А распадается на перитубулярную капиллярную сеть с низким давлением. 16

Клубочковая фильтрация • выход жидкости из клубочковых капилляров в капсулу клубочка • через крупные межклеточные поры: • проходит вода с растворенными в ней мелкими и средними молекулами, включая глюкозу и АК; • это неизбирательный вид транспорта – с током воды проходят ВСЕ вещества, размеры которых < диаметра пор. 17

Факторы, влияющие на клубочковую фильтрацию • гидростатическое давление в клубочковых капиллярах; • онкотическое давление в клубочковых капиллярах; • гидростатическое давление в капсуле клубочка; • проницаемость клубочкового фильтра (КФ осуществляется через крупные межклеточные поры) 18

Клубочковая фильтрация I - гидростатическое давление в клубочковых капиллярах II - онкотическое давление в клубочковых капиллярах III - гидростатическое давление в капсуле клубочка • выход жидкости из клубочковых капилляров в капсулу клубочка (капсула Боумена. Шумлянского) 19

Проксимальный извитой каналец – обязательные реабсорбция и секреция • РЕАБСОРБЦИЯ: Ø Натрия хлорид; Ø Вода; Ø Бикарбонат; Ø Глюкоза, белок, АК; Ø Калий, магний, кальций; Ø Фосфаты, мочевая кислота, мочевина. • СЕКРЕЦИЯ: Ø Орг. анионы; Ø Орг. катионы. • ОБРАЗОВАНИЕ АММИАКА. 20

Реабсорбция • Основная движущая сила - перенесение Na+ с помощью Na+К+АТФ-азы через базолатеральную мембрану (первичноактивный транспорт). • Реабсорбция Na+ в основном определяет реабсорцию Сl-. • Переход Сl- через апикальную мембрану - путем вторично-активного транспорта, примеры: • Na+, K+/ 2 Сl- - симпорт; • Na+/ Сl- -симпорт; • Сl- /бикарбонатный антипорт. 21

Глюкозурия • Выделение Г с мочой происходит при превышении порогового уровня (почечный порог для Г ~1, 8 Г/л (10 ммоль/л)). • Временная глюкозурия – при перегрузке транспортных систем: • после употребления большого количества рафинированных углеводов (пищевая); • при сильном психоэмоциональном возбуждении (психогенная), • в результате усиленного распада гликогена. 22

Реабсорбция глюкозы • Перенос глюкозы из просвета канальца через мембрану щеточной каемки происходит • с помощью переносчика в присутствии иона натрия: • первично-активный перенос натрия обеспечивает • вторично-активный сопряженный транспорт глюкозы в клетку. • В клетке Г накапливается, ее концентрация становится выше, чем во внеклеточной жидкости. • Специальные переносчики транспортируют Г во внеклеточную жидкость по градиенту концентрации без затраты энергии клеточного 23 дыхания.

Реабсорбция белков • В проксимальном отделе канальцев нефрона Б поглощаются путем пиноцитоза. • В цитоплазме клеток Б расщепляются лизосомальными ферментами. • АК по градиенту концентрации поступают из клеток в межклеточную жидкость, а оттуда - в кровеносные капилляры. • Так может реабсорбироваться до 30 мг белка за 1 минуту. 24

Появление белка в конечной моче - протеинурия: • после интенсивных физических нагрузок, • после значительного охлаждения организма, • ортостатическая протеинурия (у детей дошкольного и школьного возраста): • появление белка в моче при вертикальном положении тела и его отсутствие в горизонтальном. 25

Петля Генле – • продолжается обязательная реабсорбция; • почечная регуляция водноосмотического баланса • концентрирование мочи • Ø Ø РЕАБСОРБЦИЯ: Натрий; Хлориды; Вода; Калий, магний, кальций. ПРОТИВОТОЧНОЕ УМНОЖЕНИЕ. 26

Механизм концентрирования мочи • заключается в том, что: • одни отделы нефрона путем реабсорбции растворенных веществ создают повышенное осмотическое давление в интерстиции, • из других отделов в этот гипертоничный интерстиций выходит вода. • Гипертоничность интерстиция создает петля Генле как поворотнопротивоточная система. 27

Поворотно-противоточная система 28

Канальцевая секреция • 1. Перенос в неизмененном виде вещества из капилляров через интерстиций в просвет канальца (органические кислоты и основания, ионы К+). • 2. Выделение из клеток канальца образованных там веществ в его просвет (аммиак, водород). • В проксимальных канальцах транспортные системы секретируют орг. кислоты, лекарства и др. (парааминогиппуровая, мочевая кислоты, оксалаты, пенициллин, сульфаниламиды, фуросемид и т. п. ). 29

Секреция К+ • При избытке К+ в организме (в норме в плазме взрослых содержится 3, 8 -5, 2 ммоль/л) происходит его секреция. • 1 этап - активный перенос К+ в клетку через базолатеральную мембрану (Na+, К+-АТФаза), создается высокая внутриклеточная концентрация К+). • 2 этап - пассивный выход К+ из клеток по концентрационному градиенту в просвет дистального отдела канальца и собирательной трубочки. 30

Секреция аммиака • В клетках канальцев при дезаминировании АК глутамина образуется аммиак, и • диффундирует в канальцы. • Если аммиак не связать в моче, то он может вернуться в клетку или межклеточную жидкость. • В моче в присутствии H+ аммиак находится в состоянии равновесия с аммонием. • Ион аммония плохо проникает через мембрану, связывается с катионами, выделяется с мочой. • Кислая моча способствует секреции аммиака. 31

• К извитому дистальному канальцу поступает 20 л/сут. мочи. • В пределах этого объема реабсорбция и секреция изменяются в соответствии • с потребностями организма • диурез может колебаться от 0, 5 до 20 л; • в зависимости от кислотно-щелочного состояния может выделяться кислая или щелочная моча. • БЛАГОДАРЯ ФАКУЛЬТАТИВНОМУ КАНАЛЬЦЕВОМУ ТРАНСПОРТУ ВЫПОЛНЯЕТСЯ ПОДДЕРЖАНИЕ ГОМЕОСТАЗА!!! 32

• • Факультативный канальцевый транспорт и дистальный отдел нефрона основная точка приложения гормонов, регулирующих реабсорбцию и секрецию в соответствии с потребностями организма. От ФКТ зависит объем, осмолярность, р. Н, электролитный состав окончательной мочи. 33

Пороговые вещества • Транспорт, требующий переносчиков, характеризуется насыщением. • При относительно низких концентрациях пороговых веществ в фильтрате переносчики успевают полностью их реабсорбировать, и в окончательной моче их нет. • При превышении некоторой критической (пороговой) концентрации переносчики становятся полностью занятыми (насыщаются), вещество уже не может реабсорбироваться полностью и появляется в моче. • Такие вещества называются пороговыми. • Пример: глюкоза, АК, бикарбонат, фосфат. 34

Регуляция выделительной функции ПНФ – предсердный натрийуретический фактор 35

Ауторегуляция СКФ • Миогенный механизм: гладкие мышцы приносящих и выносящих артериол сокращаются при повышении в них АД. Это ведет к ↓ СКФ. • Канальцево-клубочковая обратная связь. Рост СКФ из-за повышения АД в почке ведет к росту скорости тока жидкости через канальцы нефрона. • В ответ ЮГА выделяет альдостерон, в отличие от вазодилятации в других сосудах, вызывает сокращение гладких мышц афферентных артериол и наступает ↓ СКФ. • Ауторегуляция практически исчезает при среднем АД ниже 70 мм рт. ст. 36

Механизмы регуляции функции почек • РЕЦЕПТОРЫ ОБЪЕМА: Ø Барорецепторы (каротидного синуса, афферентных почечных артериол (ЮГА)); Ø Рецепторы растяжения в стенках предсердий • ЭФФЕКТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ОЦК: Ø Ренин-ангиотензин-альдостерон; Ø Предсердный натрийуретический пептид; Ø Гидростатический натрийурез (повышение АД); Ø Симпатическая нервная система; Ø Скорость клубочковой фильтрации; Ø Концентрация натрия в плазме; Ø Канальцево-клубочковый баланс (Филь. /Реаб. Nа+); Ø АДГ. 37

Нервная регуляция деятельности почек • Симпатические нервы → в основном вазоконстрикцию. • Возбуждение симпатической НС ↓ выделение воды и ↑ выведение натрия с мочой, • так количество притекающей к почкам крови ↓, давление в клубочках ↓, а следовательно, ↓ и СКФ. • Перерезка симпатического нерва приводит к увеличению отделения мочи. • При возбуждении симпатической НС фильтрация мочи может усилиться, если суживаются выносящие артериолы клубочков. 38

Нервная регуляция деятельности почек • Боль → рефлекторно ↓ диурез вплоть до полного прекращения (болевая анурия) (за счет активации САС). • Парасимпатические влияния ↑ выведение с мочой хлоридов за счет ↓ их обратного всасывания в канальцах почек. • Кора ГМ вызывает изменения в работе почек или непосредственно через вегетативные нервы, или через нейроны гипоталамуса (секреция АДГ). 39

Действие АДГ • вырабатывается в гипоталамусе • хранится в нейрогипофизе • выбрасывается в ответ на стимуляцию осморецепторов гипоталамуса (на повышение осмолярности крови), • а также в ответ на существенное снижение импульсации от волюмо- и барорецепторов (на снижение объема крови и АД); • повышает реабсорбцию воды и по механизму отрицательной обратной связи снижает осмолярность крови и повышает ее объем. 40

Действие АДГ • АДГ ↑ проницаемость стенки дистальных извитых канальцев и собирательных трубок для воды (↑ реабсорбция воды) • → к ↓ мочеотделения и ↑ осмотической концентрации мочи. • При избытке АДГ может наступить полное прекращение мочеобразования. • Гипофункция АДГ → несахарный диабет, или несахарное мочеизнурение (большой объем разбавленной мочи без сахара). 41

42

РААС 43

Выработка ренина • Ренин вырабатывается в юкстагломерулярных клетках ЮГА. • ВЫРАБОТКУ РЕНИНА СТИМУЛИРУЕТ: • снижение доставки Na+ в дистальный каналец (макулярный механизм); • повышение импульсации в симпатических нервах, иннервирующих юкстагломерулярные клетки (внутрипочечный барорецепторный механизм); • повышение импульсации в симпатических нервах, иннервирующих юкстагломерулярные клетки (симпатический механизм). 44

Физиологические эффекты ангиотензина II Органмишень Эффект Почка ↑ реабсорбция натрия в проксимальном канальце. ↓ скорость гломерулярной фильтрации вследствие вазоконстрикции артериол клубочка. ЦНС ↑ активность симпатических нервов. ↑ секрецию АДГ. ↑ чувство жажды. Сосудистая Стимулирует сокращение гладких мышц система сосудов, в результате чего происходит сужение артериол. Надпочечники Стимулирует секрецию альдостерона. 45

Эффекты ренин-ангиотензин-альдостероновой системы 46

АЛЬДОСТЕРОН • гормон, вырабатываемый в коре надпочечников (кортикостероид), регулирующий минеральный обмен в организме, главным образом, обмен Na+, К+ и воды. • Определение количества альдостерона необходимо при подозрении на: • заболевания надпочечников, • остеопорозе, • артериальной гипертензии и т. д. 47

Регуляция выведения воды при максимальной водной нагрузке • кровь становится гипоосмолярной; • уменьшается стимуляция осморецепторов гипоталамуса; • прекращается выделение АДГ; • в отсутствие АДГ вода в собирательных трубочках не реабсорбируется, и выделяется большой объем резко гипотоничной мочи (50 мосмоль/л). • Это состояние называется водным диурезом. 48

Регуляция выведения воды при минимальной водной нагрузке • • • отсутствие приема воды, сухоядение: кровь становится гиперосмолярной; стимулируются осморецепторы гипоталамуса; выделение АДГ становится максимальным; при максимальной секреции АДГ вода в собирательных трубочках реабсорбируется до достижения осмотического равновесия с интерстицием, и выделяется малый объем (0, 5 л/сут) резко гипертоничной мочи (1200 мосмоль/л). • Это состояние называется антидиурезом. 49

Механизм выведения мочи • 1. Моча поступает в почечные лоханки. • 2. При их заполнении достигается порог растяжения механорецепторов. • 3. Это приводит к рефлекторному сокращению мускулатуры лоханки и раскрытию мочеточника. • 4. За счет перистальтики гладкой мускулатуры моча поступает в мочевой пузырь. • 5. Моча растягивает стенки мочевого пузыря; • напряжение стенок пузыря не повышается до определенной величины растяжения (объем мочи в пузыре около 400 мл). 50

Механизм выведения мочи • 5. Напряжение стенки МП → позывы к мочеиспусканию, от механорецепторов афферентная информация идет в крестцовые отделы СМ и вызывает сложный рефлекторный акт с участием: • спинальных структур, центральных структур ГМ: осуществляют произвольную задержку мочеиспускания или его начало, а также обеспечивают сенсорно-эмоциональную реакцию. • 7. Эфферентные импульсы из спинального центра по парасимпатическим НВ достигают МП и мочеиспускательного канала, • одновременно обеспечивая сокращение гладкой мышцы стенки МП и расслабление двух сфинктеров – шейки МП и мочеиспускательного канала. 51

52

Гомеостатическая функция почек Регуляция обмена натрия и объема внеклеточной жидкости • Осуществляется за счет изменения почечной экскреции натрия: обеспечивается рецепторами, реагирующими на изменение «эффективного» внутрисосудистого объема. • Величину «эффективного» внутрисосудистого объема отражает концентрация натрия в моче. • Гидростатический натрийурез - повышение АД увеличивает почечную экскрецию натрия. 53

Эффективный циркулирующий объем (ЭЦО) ЭЦО – часть внутрисосудистой жидкости, эффективно перфузирующей ткани. Сосудистая часть внеклеточной жидкости контролируется с целью: ◘ адекватного снабжения тканей питательными веществами ◘ одновременного непрерывного удаления продуктов метаболизма без отрицательных последствий для ЦНС. 54

ГИПОВОЛЕМИЯ – это уменьшение эффективного артериального объема крови. Гиповолемия изменяет концентрацию Na+ сыворотки посредством двух механизмов: ◘ увеличение уровня альдостерона активацией РААС из-за уменьшенной почечной перфузии ; ◘ увеличение уровня AДГ активацией симпатической НС. Гиповолемия может сопровождаться ◘ увеличенным, ◘ уменьшенным или ◘ нормальным количеством Na+ сыворотки. 55

Метаболическая функция почек • Состоит в обеспечении гомеостаза: • в поддержании определенного уровня и состава компонентов метаболизма. • Почка метаболизирует • фильтрующиеся с мочой пептиды малой молекулярной массы и денатурированные белки, • возвращает в кровь АК и поддерживает в крови уровень этих пептидов, в том числе гормонов. 56

Метаболическая функция почек • ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ в почке на единицу массы органа больше, чем в печени. • При голодании около половины поступающей в кровь глюкозы образуется почками. • Почка - основной орган катаболизма инозитола. • Здесь синтезируются: • компонент клеточных мембран фосфатидилинозитол, глюкуроновая кислота, триацилглицерины и фосфолипиды, поступающие в кровоток, простагландины и кинины. 57

Эндокринная функция: почка • экскретирует большинство гормональных и БАВ с выраженными сердечно-сосудистыми эффектами; • за счет изменения экскреции поддерживает оптимальный уровень в крови гуморальных регуляторов АД; • синтезирует вещества, снижающие тонус сосудов и АД – нейтральный депрессорный липид мозгового вещества, простагландины, кинины и др. ( «антигипертензивная» функция почек). 58

Эндокринная функция: почка • • выделяет: стимулятор эритропоэза эритропоэтин, активную форму витамина D кальцитриол – регулятор обмена кальция и фосфора, • ренин • некоторые простагландины 59

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ 60